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古脊椎所從中國侏羅紀(jì)神、仙二獸再論哺乳動(dòng)物起源

 9月10日,中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所畢順東、王元青和孟津等研究人員在英國《自然》雜志以長文(Article)發(fā)表了Three new Jurassic euharamiyidanspecies reinforce early divergence of mammals 研究論文。該文報(bào)道了在中國發(fā)現(xiàn)的、年代為一億六千萬年前的6件相當(dāng)完整的哺乳動(dòng)物化石;并命名了神獸、仙獸兩個(gè)新屬的三個(gè)新種,分別是Shenshoului(陸氏神獸),Xianshoulinglong(玲瓏仙獸)和Xianshousongae(宋氏仙獸)。這些屬種,都屬于已經(jīng)絕滅的“賊獸目”,一個(gè)特別的、迄今為止所知甚少的中生代哺乳動(dòng)物類群。研究表明,哺乳動(dòng)物起源于至少2.08億年前的三疊紀(jì)晚期。這篇文章為當(dāng)期《自然》的特別介紹論文。

  哺乳動(dòng)物起源是進(jìn)化生物學(xué)中的重要科學(xué)問題,也是學(xué)術(shù)界長期爭(zhēng)論的熱點(diǎn)。2013年8月,《自然》同期就刊登了兩篇來自中國侏羅紀(jì)的研究,分別報(bào)道了金氏樹賊獸和哺乳形巨齒獸,兩個(gè)研究都和賊獸相關(guān)。但這兩項(xiàng)獨(dú)立研究分別得出的結(jié)論,在哺乳動(dòng)物系統(tǒng)發(fā)育和起源時(shí)間上分歧較大,焦點(diǎn)在于賊獸類群的系統(tǒng)分類位置。一項(xiàng)研究認(rèn)為賊獸處于哺乳動(dòng)物冠群之外,屬于哺乳形類動(dòng)物,而真正的哺乳動(dòng)物,以一種爆發(fā)式的形式,于中侏羅世早期(大約一億六千萬年前)演化發(fā)展出來。而另一項(xiàng)研究認(rèn)為賊獸和多瘤齒獸形成姐妹群,都屬于哺乳動(dòng)物;而哺乳動(dòng)物在三疊紀(jì)晚期(兩億8百萬年前)就以爆發(fā)式演化輻射出現(xiàn)。這兩個(gè)研究,使有關(guān)哺乳動(dòng)物起源、演化的討論變得更加熱烈。

  賊獸化石最早出現(xiàn)于晚三疊紀(jì),在達(dá)爾文時(shí)代就有關(guān)于它們的報(bào)道。賊獸與中生代最為繁盛的多瘤齒獸牙齒類似,構(gòu)造奇特,齒冠具有多個(gè)齒尖,呈兩行縱向排列,與其它早期以及現(xiàn)生哺乳動(dòng)物牙齒結(jié)構(gòu)明顯不同。但在過去的170年中,對(duì)賊獸的認(rèn)識(shí)幾乎只局限于單個(gè)的牙齒,缺乏完整的標(biāo)本。由于材料零散和稀少,研究人員在這一百多年中,一直弄不清賊獸到底是什么樣子,是否真的屬于哺乳動(dòng)物,甚至對(duì)那些單顆牙齒是來自左側(cè)或者是右側(cè)齒列也有混淆。而神、仙二獸的發(fā)現(xiàn),讓我們終于能很清楚地了解這個(gè)古老而神秘的哺乳動(dòng)物類群。有關(guān)它們的研究,是基于中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所、河北唐山自然博物館、北京自然博物館,遼寧濟(jì)贊堂化石博物館和武夷山博物館收藏的6件標(biāo)本,它們程度不同地保存了頭骨和骨架,首次從頭骨、下頜、牙齒和頭后骨骼等方面,全面地展示了賊獸的形態(tài)學(xué)。神獸和仙獸化石都產(chǎn)自遼寧建昌玲瓏塔地區(qū),產(chǎn)出化石的地層,時(shí)代大約為一億六千萬年前。在同一篇《自然》文章中,以六塊標(biāo)本命名三個(gè)新的哺乳動(dòng)物種,大概也是《自然》歷史上絕無僅有的。

  新命名的神、仙獸都是小型的哺乳動(dòng)物,體形從小的松鼠到家鼠,體重大約40到300克。盡管仍然有些原始的特征,它們更多地表現(xiàn)出典型的哺乳動(dòng)物特征,比如典型的哺乳動(dòng)物中耳結(jié)構(gòu)以及齒骨-顳骨頜關(guān)節(jié),明確分化的胸腰椎和胸骨、肋骨等,表明它們已經(jīng)擁有了哺乳動(dòng)物胸腔中特有的橫膈膜,可以使動(dòng)物在快速運(yùn)動(dòng)中呼吸。它們的骨骼纖細(xì),體現(xiàn)了一種靈巧動(dòng)物的基本結(jié)構(gòu)。最具特征的是它們的手腳,都有短的掌骨和長的指(趾)骨,用以抓握樹枝,是典型的樹棲動(dòng)物的適應(yīng)特征。長的尾巴,可以纏卷,也是樹棲哺乳動(dòng)物的特點(diǎn)。這些特征表明,神獸和仙獸是靈活的攀援、樹棲者,它們比現(xiàn)生松鼠在樹上生活的時(shí)間會(huì)更長。此外,和很多中生代哺乳動(dòng)物一樣,它們腳上具有與鴨嘴獸類似的毒刺。它們的頭骨、下頜、牙齒以及咀嚼方式,表明它們食性是以昆蟲,堅(jiān)果和水果等為主。

  在對(duì)這些標(biāo)本研究的基礎(chǔ)上,研究者澄清了很多有關(guān)賊獸牙齒同源性、定位、咬合關(guān)系等爭(zhēng)議問題,并且建立了一個(gè)新的哺乳動(dòng)物支系-真賊獸(Euharamiyida),它和多瘤齒獸構(gòu)成了一個(gè)姐妹群。研究者用有力的論據(jù)和簡約的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,表明賊獸、多瘤齒獸和其它哺乳動(dòng)物的形態(tài)相似性,來源于同源演化而不是平行演化,為哺乳動(dòng)物早期演化,提供了一個(gè)新穎的觀點(diǎn)和研究窗口。此外,根據(jù)最早的哺乳動(dòng)物及其近親類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,時(shí)代和古地理分布,研究者認(rèn)為哺乳動(dòng)物可能起源于屬于勞亞大陸的陸塊,在早-中侏羅世高度分化,并在中生代呈現(xiàn)全球分布。

1.6億年前的真賊獸化石

真賊獸復(fù)原圖(來自中國侏羅紀(jì)的神、仙二獸)

真賊獸(神、仙獸)的骨骼和局部特征素描